vista rápida a controles west (entradas, salidas, funciones y principios de control)

3 October, 2004 www.westinstruments.com 1

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Vista Rápida a Controles West

(Entradas, Salidas, Funciones y Principios de Control)

www.westmexico.com.mx


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Información General

• 22 modelos diferentes

• Derivado de una plataforma común

• Gran variedad de tamaños DIN



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Ventajas de una gran variedad de productos

• Productos especiales enfocados en aplicaciones especificas, ejemplo: Válvula de control N6170.

• Inventario minimizado debido a la arquitectura funcional.– Expandidle vía tarjetas de salidas.

• Gran selección de modelos.– Productos complementarios – ejemplo; control + control de limite.– Un rango completo que satisface los requerimientos de control e indicación del cliente.

• Tiempo de entrega corto.

• Disposición para aplicaciones especiales de los OEMs (Fabricantes de Equipos originales).

• Dirigido a un mercado final con presupuesto medio.



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Número de Modelo

2300 6500 6100

8100

4100

6120 8800 6170

8170

4170

6600

8600

6010

8010

8080 6700

8700

4700

6400 4400

8840

MLC9000

+

Tamaño DIN 1/32 1/161/16,

1/8, 1/41/16 1/8, 1/4

1/16, 1/8, 1/4

1/16, 1/8

1/16, 1/8

1/81/16,

1/8, 1/41/16 1/4

DIN Rail

Entradas2300 6500 6100

8100

4100

6120 8200

4200

8800

6170

8170

4170

6600

8600

6010

8010

8080 6700

8700

4700

6400 4400

8840

MLC 9000

+

Termopar/RTD

DC Lineal V

DC Lineal mV/mA

Setpoint Remoto

Salidas2300 6500 6100

8100

4100

6120 8200

4200

8800

6170

8170

4170

6600

8600

6010

8010

8080 6700

8700

4700

6400 4400

8840

MLC 9000

+

Número Max. de Salidas 3 2 3 3 3 4/5 4 4/5 3 3 3 3 48

Relevador

Relevador doble

SSR Driver

DC Lineal

Triac

Transmisor PSU

Estándar Opción



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Características y Funciones

2300 6500 6100

8100

4100

6120 8800 6170

8170

4170

6600

8600

6010

8010

8080 6700

8700

4700

6400 4400

8840

MLC 9000

+

Control

PID

Control ENC/APAG

Numero Max. de Alarmas 2 1 2 2 2 2 3 5 3 2 2 64

Salida de Retrasmisión

Alarma de Calor

Comunicaciones

RS485

Sintonización2300 6500 6100

8100

4100

6120 8200

4200

8800

6170

8170

4170

6600

8600

6010

8010

8080 6700

8700

4700

6400 4400 MLC 9000

+

Pre-sintonía

Fácil-sintonización

Auto-sintonización

Sintonización Manual

Fuente de Energía2300 6500 6100

8100

4100

6120 8200

4200

8800

6170

8170

4170

6600

8600

6010

8010

8080 6700

8700

4700

6400 4400 MLC

9000+

100 – 240V AC

20 – 50V AC/22 – 65V DC

12 – 24V AC/12 – 30V DC18 – 30V DCwww.westmexico.com.mx


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Función2300 6500 6100

8100

4100

6120 8800 6170

8170

4170

6600

8600

6010

8010

8080 6700

8700

4700

6400 4400

8840

MLC 9000

+

Indicador

Control de Temperatura

Control de Proceso

Control de Válvula

Control de Limite

Programas / Control

Option Standard



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Vista General de Entradas

• Termopar – B, C, J, K, L, N, R, S, T

• RTD (Detector Resistivo de Temperatura)– PT100– NI120 (MLC9000 solamente)

• DC Lineal– Volts– milivolts– Miliamps

• Setpoint Remoto– Volts– milivolts– miliamps– Potenciómetro

• Los controles tienen muchos tipos de entradas



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Termopares• Un termopar esta hecho de 2 alambres de

diferente tipo de metal soldado en un extremo (Junta “caliente”).

• El otro extremo del termopar esta conectado al control. (Junta “fría”).

• Cuando existe una diferencia en la temperatura entre las juntas “Caliente” y “Fría”, una corriente eléctrica correrá en porción a la diferencia de temperatura. Llamado Efecto Termoeléctrico



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Continuación de Termopares.• Se utiliza una referencia en tablas para determinar la temperatura de

la junta caliente para diferentes señales mV cuando la junta fría está a 0°C.

• Ya que es difícil obtener directamente la temperatura; es necesario compensar en la entrada la junta fría (CJC) y para visualizar directamente la temperatura en el display.

Junta FríaJunta Caliente

Entrada de control

Sensor de Temperatura



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Códigos de Colores de Termopar

• Se utilizan varias letras y colores para los diferentes tipos de aleaciones.

• Estos colores varían de país a país, pero la mayoría utilizan ahora el estándar internacional.



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Extensiones de Termopar

• Como se ha dicho, una lectura de termopar depende sobre la diferencia entre dos empalmes con la compensación del empalme frío tomando lugar dentro del control.

• Por está razón, es importante que el mismo material de termopar sea utilizado correctamente desde la punta de la sonda hasta las terminales del control.

• También está disponible la compensación de cable de extensión para termopar, el cual tiene características muy similares al material de termopar (a las temperaturas ambiente encontradas por los cables) pero es mucho más barato.



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RTD (Detector Resistivo de Temperatura)

• Un RTD está hecho de una aleación que cambia su resistencia de una manera predecible con cambios en la temperatura.

• Hay mucho tipos de RTD de los cuales el más común es el PT100 (Termómetro de Resistencia Platino).

• El PT100 tiene una resistencia de 100Ω a 0°C.



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Extensiones de RTD• Se usan los cables de cobre normales y no hay necesidad para una

compensación en la junta fría.

• La resistencia en las extensiones necesitan ser consideradas para ser sumadas a la resistencia del sensor.

• Un tercer y un cuarto cable se puede añadir al sensor para compensar la resistencia de la perdida.

Rojo

BlancoRojo

Blanco

Rojo

2-cables

3-Cables



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Entradas Lineales• Una entrada lineal puede ser:

– Volts• 0 a 10V• 2 a 10V• 0 a 5V

– Milivolts• 0 a 50mV• 10 a 50mV

– Miliamps• 0 a 20mA• 4 a 20mA

• Todas las entradas lineales pueden ser escaladas para mostrar valores reales de ingeniería.

• Por ejemplo con una entrada de 0 a 10V el display podría mostrar -50 cuando este a 0V y 500 cuando este a 10V.

0 10

5V

0 10

5V

0 10

5V



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Setpoint Remoto

• Esta es una entrada de DC auxiliar que permite al setpoint del control ser ajustado por un aparato externo como lo es un PLC.

• La entrada auxiliar puede usarse como indicador de la posición de la válvula para los controles de Válvula de Manejo de Control.



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Vista General de Salidas

• Hay 5 tipos de salidas principales para la mayoría de los controles– Relevador– Manejo SSR– Triac– Fuente para Transmisores “TPS”– DC Lineal

• Volts• Milivolts• miliamps



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Salidas de Relevador• Los relevadores son

interruptores mecánicos que son normalmente abiertos y cerrados por un voltaje eléctrico.

• Cuando son mecánicos tienen vida útil corta debido a sus partes mecánicas internas, las cuales se van desgastando con el uso.



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Uso de Relevador

• Se debería de seleccionar un control o los contactos de alarma de relevador, así el proceso ira a una condición segura si es que hay una falla, como falla en la energía o que el sensor se rompa.

• Los calentadores deberían normalmente apagarse si la energía del control se pierde. Por eso los contactos Normalmente Abiertos (N/O) se deberían usar para el control de salida, con control de acción reversa.

Relay Coil ONRelay Coil ON

Hea

ter

OF

FH

eate

r O

N

N L

N L

Relay Coil OFF

Hea

ter

ON

Hea

ter

OF

F

N L

N L

N/C Contacts

Relay Coil OFF

N/O Contacts



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Salidas de SSR

• Una salida de SSR actúa con un voltaje CD que puede utilizarse para manejar a un SCR de trabajo

• En la mayoría de los casos este puede ser de 5V o 10V

Vcc

0



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Salidas DC Lineales

– 0 a 10V– 2 a 10V– 0 a 5V

• Una salida DC Lineal es un voltaje o corriente variable.

Time

Vol

tage

or

Cur

rent

– 0 a 20mA – 4 a 20mA



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Thyristores• El nombre de Thyristor se le dio a una familia

de interruptores semiconductores, incluyendo el SCR (Rectificador de Silicona controlado) y el TRIAC (Thysistor triodo bidireccional).

• Un SCR es como un diodo, en él permitirá que la corriente fluya solamente en una dirección pero a diferencia de un diodo, este tiene que ser disparado en el estado de ENCENDIDO por una señal de control aplicado a la entrada antes de que conduzca.

• Una vez disparado el SCR permanece encendido mientras que la corriente fluye a través de él, aunque la señal de entrada sea removida.

• En una aplicación CA, se requieren 2 SCRs para que esta corriente pueda fluir en cualquier dirección. El SCR conducido regresa al estado de APAGADO mientras que la corriente CA pasa a través del cero y comienza a fluir en el otro SCR.

SCR

Ánodo Cátodo

Entrada

Ánodo 1 Cátodo 1

Cátodo 2 Ánodo 2

Entrada 1

Entrada 2

Par SCR



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Salidas Triac

• Un Triac puede ser considerado como el equivalente de un SCR integrado en el mismo chip de silicona. Una vez disparada la corriente puede fluir en cualquier dirección.

• La actuación del Triac es inferior a aquella de un par de SCR, ya que la corriente fluye en ambas direcciones por el mismo chip de silicón. De está manera la energía disparada en un TRIAC es dos veces más que de un SCR.

T2 T1

Entrada



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Control de ENCENDIDO/APAGADO (ON/OFF)

• El control de ON/OFF enciende una salida ya que la variable de proceso cruza el Setpoint

• Este tipo de control es muy sencillo de establecer, pero los resultados son oscilaciones alrededor del setpoint

• Se utiliza una diferencial en el sistema ON/OFF.

SetpointEnc/Apag Diferencial

Salida apagada

Salida encendida

Salida apagada

PV



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Control Proporcional Integral & Derivativo (PID)

• El control PID da un porcentaje de salida dependiendo en la diferencia entre el valor de proceso (PV) y la temperatura deseada (SP)

• El control PID da mejor control que un control de ON/OFF, y reduce el monto de energía requerido para mantener un setpoint.



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Alarmas• Alarma de Proceso Alto

• Alarma de Proceso Bajo

• Alarma de Desviación

• Alarma de Banda

• Alarma Loop

– La Alarma de Loop detecta cuando el proceso se detiene respondiendo a cambios en la salida de energía.

Valor de AlarmaAlarma encendida

Alarma apagada

Valor de Alarma

Alarma encendida

Alarma apagada

SP

Alarma encendida

Alarma apagada

Alarma encendidaValor de Desviación

Valor de Desviación

SP

Alarma encendida

Alarma apagada

Alarma encendida

Valor de Alarma de Banda



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Detección de Ruptura de Resistencia

• En algunos controles se provee de una entrada de corriente de resistencia.

• Está entrada es una señal mA desde un transformador de corriente sobre los conductores de la resistencia.

• Usando esta entrada el control puede determinar si la corriente es muy alta o muy baja en la resistencia, y si hay un corto circuito.

Valor de Alarma de Rompimiento de Calentador Alto

Alarma encendida

Alarma apagada

Valor de Alarma de

Rompimiento

de Calentador Bajo Alarma encendida

Alarma apagada



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Comunicaciones

• Hay dos protocolos de comunicación principales utilizados en los Controles West.– MODBUS RTU es un protocolo muy común y se utiliza en

muchas aplicaciones simples.– West ASCII es un protocolo basado en el viejo ASCII

específicamente diseñado por West Instruments. Algunos productos más nuevos no soportan este protocolo.



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Vistazo General a los parámetros de Ajuste

• Los Controles West tienen diferentes tipos de ajuste:– Pre-ajuste– Fácil-ajuste– Auto-ajuste– Ajuste Manual



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Pre-Ajuste• Un pre-ajuste es un simple ajuste

automático.

• Cuando se pre-ajusta una salida comprometida de energía de la resistencia esta se establece al 100%.

• Cuando el PV alcanza los 2/3 del setpoint, se aplica una energía de enfriamiento al 100%.

• Se monitorea la respuesta y se calculan los términos PID apropiados.

Control de energía

Energía -100% (salida secundaria)

Variable de proceso (PV) Setpoint

SP – PV inicial

2PV inicial

Energía +100% (salida primaria)Pre-

ajuste comprometido

aquí



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Easy (Fácil)-Ajuste• La primera vez que se

corre el fácil-ajuste está será igual a un pre-ajuste.

• Cada vez que se corre el fácil-ajuste, se utiliza una salida previa para mover el punto de cálculo del PID lo más cerca al setpoint.

• Esta reiteración del ajuste significa que los términos usados por el PID mejoran cada vez que se corre el fácil-ajuste

Setpoint

Salida almacenada

100%Energía

0% Energía Control PID Normal

Tiempo A

Pico

Variable De

Proceso

Fácil-Ajuste iniciado

Pico de salida detectado

Salida previamente almacenada o 2/3

del setpoint en la primera corrida



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Auto-ajuste• El auto-ajuste es un

mejoramiento continuo de los términos PID.

• Monitores de auto-ajuste para oscilaciones en el PV.

• Después de 5 oscilaciones se calculan los nuevos términos PID.

Setpoint 1

Setpoint 2

Carga de alteraciones

Cambio de Setpoint

Temperatura

Tiempo



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Controles Generales

P6100, P8100 y P4100



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Vista General

• Control multi uso– Gran variedad en tipos de entradas– Opción entre más de 3 salidas + comunicaciones– Auto-ajuste calentamiento/enfriamiento– Setpoints: doble, rampa y remoto– Tamaños 1/16, 1/8, 1/4 DIN

• Dirigidos a la necesidad de ~80% las necesidades de control.



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Opciones de Entrada• Entrada completamente aislada

– Porcentaje de muestra de 4/segundo– Compensación ajustable– Detección de sensor roto en 2 segundos– 0.1% Precisión

• La entrada universal se puede configurar para– Termopar (B, J, K, L, N, R, S, T)– RTD (2 o 3 cables)– DC (mA, mV o V)

• Entrada de setpoint remoto– Básico (tipos de entrada limitados, sólo se pueden seleccionar en el panel frontal)– Completo (adición de entrada de potenciómetro, entrada digital para seleccionar

entrada)

• Fuente universal de 96-264 Vac 50/60 Hz– Opción de voltaje bajo de 20-50 Vac, 22-65 Vdc



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Opciones de salida• Detección automática de salidas

• Opciones de salida:– Relevador de 2A a 240V– Triac 1Amp a 240V AC (No en OP3)– SSR >10V– DC 0-20, 4-20mA; 0-5, 0-10V– Fuente para Transmisores de 24V– Comunicaciones seriales

• RS485 2-cables• protocolos: West ASCII y MODBUS

• Selección de setpoint doble de entrada– SP1 < 0.8V, SP2 > 2.0V– Opción en lugar de comunicación serial



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Funcionalidad del Control• Control de ON/OFF• Control PID

– Términos PID ajustables manualmente– Pre-ajuste– Auto-ajuste durante una operación continua

• Control de Calentamiento/Enfriamiento– Banda-muerta/montaje ajustable– Banda proporcional separada

• Rampa para el Setpoint– La proporción del establecimiento del usuario aplica a todos los

cambios de setpoint



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Características de las Alarmas

• 2 alarmas VP integrales– Uso de LEDS directamente– Tipo: Alto, bajo, desviación y de banda– Puede asignarse a cualquier– Puede ser inhibida sobre energía

• Facilidad de Alarma de Loop– Advertencias de falla en loop de control– Activado cuando la saturación de salida no cambia el VP– Puede ser asignada a cualquier salida



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Controles BásicosN2300 y N6500



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Características• Opciones de salidas y entradas limitadas

– Solamente entrada de temperatura (N6500) o DC de temperatura & limitado (N2300)

– Salida de Relevador/Control SSR– Una salida de alarma (relevador) opcional – Comunicaciones adicionales o salida 3 de relevador en el N2300

• Acceso de operador limitado– Solamente 3 dígitos (N6500)– Display sencillo – No hay acceso al ajuste de parámetros (N6500)

• Flexibilidad limitada– Sin configuración PC– Rango limitado de fuente de voltaje bajo en N2300 (12-30V)



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Controles avanzados

PMA KS90-1



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¿Qué es el bit “avanzado”?

• Segunda entrada (la 3ra entrada es opcional)– Setpoint remoto– Universal para el KS90-1

• Valores dobles PID

• Funcionalidad de Alarma– Histéresis ajustable para cada alarma

• Control de válvula con/sin retroalimentación (feedback)



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Controles de Posición de válvula

P6170, P8170 y P4170



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Vista general• Controles de válvula motorizados en 3 tamaños

– 1/16, 1/8, 1/4 DIN

• Además control completo y capacidades de alarma– Algoritmo de posición de válvula dedicado sin rebotes (loop abierto)– Extensión de vida de la válvula por actividad reducida– Dos relevadores estándar (válvula abierta y cerrada)– “Opción para la indicación de la posición de válvula y limites de viaje”

• Lo que no obtiene– Salidas de control análogas (DC)– Calentamiento/Enfriamiento (a menos que se use una alarma alta

para el enfriamiento)



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¿Qué es el control de posición de válvula?

• El control de la posición de una válvula proporcional motorizado– La posición de válvula pueden variar de 0% a 100% abierto– El control selecciona la posición de la válvula = salida de

control– El motor de la válvula tiene contactos separados para “abrir” y

“cerrar”– Las salidas de control (1 & 2) están conectados a estos

contactos



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¿Cómo puede un control saber la posición de la válvula?

• Dos métodos• Posiciómetro de retroalimentación sobre el eje de la válvula (PMA

KS90-1)– Genera voltaje proporcional a la posición– El control lee este voltaje como una entrada auxiliar

• Algoritmo libre de saltos (como se usa en el rango West)– El control es programado con tiempo de viaje de la válvula– Las salidas de relevador se activan a un tiempo fijo para cambiar la

posición de la válvula• La posición absoluta de la válvula no es crucial ya que el loop de

control se está auto corrigiendo– Aún con algoritmos sin rebote, la señal de retroalimentación se puede

utilizar para indicar la posición de la válvula, y el control puede limitar las posiciones max & min a la que se dirige la válvula.



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Controles para la industria del Plástico

N6600 y N8600



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Vista General• Dos controles dedicados ara su uso en aplicaciones de plásticos

– 1/16 DIN o 1/8 DIN– Solamente entradas de temperatura– Salida de relevador o 10V SSR

• Extra seguridad de proceso con alarma de “ruptura de resistencia”– Reduce la degradación de la maquina y reduce defectos en el producto– 4ª salida opcional para esta alarma usando el modulo de relevador doble

• Facilidad de inicio suave– Protege al equipo de choques térmicos



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Inicio Suave

Ambiente

ProcesoVariable

TiempoEncendido

Setpoint

Inicio suave SP

If PV above SSSP at power-up,Soft Start finishes immediately.

Si el PV está sobre el SSSP al encenderse, El Inicio Suave termina inmediatamente.

1) SP ramping inhibited2) Output 1 Limit used3) Fast Output 1 cycle4) Soft Start SP used

1) El desnivel SP inhibido2) Limite de salida 1 usado3) Ciclo rápido de salida 14) Inicio suave SP usado

Tiempo de Inicio Suave

Normal operationfrom this time on.

Operación normalEmpezando desde aquí



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Controles de LímiteP6700, P8700 y P4700



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Vistazo General

• Vigilancia del proceso– En los tamaños 1/16, 1/8 y 1/4 DIN

• Una alarma de proceso, no es un verdadero control

• Un “guardián” por fuera de control de los procesos



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¿Qué es un control de límite?• Un equipo independiente seguro

• Cableado en serie con el circuito de energía en los procesos

• Utiliza un relevador de “protección” 5A– Activación del relevador cuando se alcanza el setpoint límite– Un proceso está asegurado cuando se resetea manualmente o

remotamente

• “Anunciador” de relevadores de alarma opcional– Puede ser reconocido por una llave de reestablecimiento



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Indicadores de Proceso

P2300, P6010, P8010 y P8080



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Vista General• Opción de 4 indicadores para mostrar los valores de

proceso.– 1/32, 1/16 y 1/8 DIN (horizontal)

• Entradas universales para la mayoría de los tipos de equipos de medición.– t/c, RTD, 4-20 mA etc.

• Rango de alarma, retransmisión y opciones de comunicaciones.

• Opción de tamaños y modos de display.



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¿Cuál es la opción? (1) sub 1/8 DIN

• N2300 - 1/32 DIN– Opción de display rojo o verde– Más de 2 alarmas– Opción de Comunicaciones Modbus

• P6010 - 1/16 DIN– Opción de display rojo o verde– Posibilidad de más de 4 salidas de relevador– Retransmisión opcional (condicionamiento de señal)– Opción PSU para transmisor de 24VDC– Opción de Modbus ASCII/Modbus Comunicaciones



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¿Cuál es la opción? (2) 1/8 DIN horizontal

• P8010 - 1/8 DIN (horizontal)– Visualización más grande que los tipos de 1/16 o 1/32 DIN, formato de indicador

estándar– Almacena valores min y max– Opción de color de display rojo o verde u opción de doble color – cambios en

alarma – Opción entre más de 5 alarmas y comunicaciones ASCII/Modbus– Los relevadores pueden ser doble o simple tiro– Niveles de unidades de Ingeniería opcional– Retransmisión (condicionamiento de señal)– Opción PSU para transmisor de 24VDC

• N8080 - 1/8 DIN (horizontal)– El mayor tamaño de visualización en el mercado para el tamaño de 1/8 DIN– Temperatura separada y versión de proceso DC– Color de display doble – cambios en la alarma– Versión de proceso de PSU en transmisor de 24V – Opción de Comunicaciones ASCII



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Programador (Rampas)N6400, N4400 y KS90-1 con programas



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Vista General• Un programador es un control que puede ser configurado con múltiples setpoints.

• Tres tamaños (programadores)– 1/16 DIN, 1/8 DIN y 1/4 DIN– Configuración PC dedicada & generación de empaques de perfil

• Control de temperatura y programas del setpoint definidos por el usuario– Almacenamiento de múltiples formulas– Banda de auto mantenimiento garantizado

• Programador básico 6400– El equivalente de formula del 6100 plus

• Programador avanzado PMA KS90-1 con programas– Control de válvula

• Programador avanzado 4400– Gran variedad de funciones de fórmula



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Programas (Rampas)• Un programador esta compuesto de dos tipos de segmentos

– Una rampa (Un cambio de un setpoint a otro)• Puede expresarse tanto como “tiempo de duración del setpoint” o

“incrementos”

– Una plataforma (un setpoint constante mantenido por un tiempo determinado)

Ramp

RampRamp

Dwell

Dwell



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Características Generales de un Programador

• Banda de auto mantenimiento garantizado– Se define como una banda alrededor del setpoint que si el PV se

desvía de un programa este se mantiene.

• Salidas de Evento– Las salidas de evento son un número de relevador que pueden

activarse un segmento en función del tiempo.

Banda de auto mantenimiento garantizado

La demora comienza aquí, cuando la PV entra la banda

SPPV



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¿Cuál es la opción? Programador N6400 1/16 DIN

• Hasta 4 programas almacenados– Cada uno con 16 segmentos

• Control RaPID de lógica difusa

• Se puede asignar una salida para eventos en el programa

• Súper fácil de usar



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¿Cuál es la opción? Programador KS90-1 con programas de 1/8

DIN• Más de 16 programas.

– De 16 segmentos cada uno

• 4 salidas de eventos.

• Control de válvula con/sin retroalimentación (feedback).

• Display de gran visibilidad que muestra el texto claro o gráficas de barra.



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¿Cuál es la opción? Programador N4400 1/4 DIN

• Hasta 8 programas– De 16 segmentos cada uno– Pueden añadirse o repetirse

• Display de texto adicional para la selección & verificación de cada programa– Indicación del número de segmento en el programa

• Hasta 8 salidas para procesos o eventos

• Opción de entrada remota– Selección de programas vía remota– Selección de inicio, paro y reinicio de programas

• Opción de reloj de tiempo real

• Puede actuar con comunicaciones para aplicaciones de multi zonas vía Maestros y esclavos

• Solución comprensiva para todas las aplicaciones de programas


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